一、金屬粉末注射成型技術工藝特點

金屬粉末注(zhu)射成(cheng)型技術(shu)(shu)是集塑(su)料(liao)成(cheng)型工(gong)(gong)藝學(xue)、高(gao)分子化(hua)學(xue)、粉(fen)末冶(ye)金(jin)工(gong)(gong)藝學(xue)和金(jin)屬材料(liao)學(xue)等(deng)(deng)多學(xue)科透與交(jiao)叉的(de)(de)產(chan)物，利用模(mo)具(ju)可注(zhu)射成(cheng)型坯件并通過(guo)燒結快(kuai)速制(zhi)造高(gao)密度、高(gao)精(jing)度、三維復(fu)雜(za)形狀的(de)(de)結構(gou)(gou)零(ling)件，能夠快(kuai)速準確地將設計思想(xiang)物化(hua)為(wei)具(ju)有(you)一定(ding)結構(gou)(gou)、功能特(te)(te)性的(de)(de)制(zhi)品，并可直接批(pi)量(liang)(liang)生產(chan)出零(ling)件，是制(zhi)造技術(shu)(shu)行業一次(ci)新的(de)(de)變革。該(gai)工(gong)(gong)藝技術(shu)(shu)不僅具(ju)有(you)常規(gui)粉(fen)末冶(ye)金(jin)工(gong)(gong)藝工(gong)(gong)序少、無切削或少切削、經(jing)濟效益(yi)高(gao)等(deng)(deng)優(you)點，而且克服了傳(chuan)統粉(fen)末冶(ye)金(jin)工(gong)(gong)藝制(zhi)品、材質不均勻(yun)、機械性能低、不易成(cheng)型薄壁(bi)、復(fu)雜(za)結構(gou)(gou)的(de)(de)缺點，特(te)(te)別適合于大批(pi)量(liang)(liang)生產(chan)小型、復(fu)雜(za)以及具(ju)有(you)特(te)(te)殊(shu)要求的(de)(de)金(jin)屬零(ling)件。

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二、金屬粉末注射成型技術工藝流程

粘結劑→混煉→注射(she)成形(xing)→脫脂→燒(shao)結→后處理。

1、粉末金屬粉末

MIM工藝所用(yong)金屬粉末顆粒(li)尺寸一般在(zai)>0.5~20>μ>m>；從理論(lun)上(shang)講，顆粒(li)越(yue)細，比表面積也(ye)越(yue)大，易于(yu)成型(xing)和燒結(jie)。而傳統的粉末冶金工藝則采用(yong)大于(yu)>40>μ>m>的較粗(cu)的粉末。>

2、有機膠粘劑

有機膠(jiao)粘劑(ji)(ji)作用是(shi)粘接金屬粉末(mo)顆粒(li)，使(shi)混合料在(zai)注射機料筒中加(jia)熱具有流變性和潤滑性，也就(jiu)是(shi)說帶(dai)動粉末(mo)流動的(de)載體。因(yin)此(ci)(ci)，粘接劑(ji)(ji)的(de)選擇是(shi)整(zheng)個粉末(mo)的(de)載體。因(yin)此(ci)(ci)，粘拉選擇是(shi)整(zheng)個粉末(mo)注射成型(xing)的(de)關鍵。對有機粘接劑(ji)(ji)要求：

1）用(yong)(yong)量少，用(yong)(yong)較少的粘接(jie)劑能(neng)使混(hun)合(he)料產生(sheng)較好(hao)的流變性(xing)；

2）不反應(ying)，在去除粘(zhan)接劑的過程中與金屬粉末不起任何(he)化學反應(ying)；

3）易去除，在(zai)制品(pin)內不殘留碳。

3、混料

把金屬粉末(mo)與(yu)(yu)有機粘接劑均勻(yun)摻混(hun)在(zai)(zai)一起(qi)，使各種原(yuan)料成為注(zhu)射(she)成型(xing)用混(hun)合料。混(hun)合料的均勻(yun)程(cheng)度(du)直(zhi)接影(ying)響其(qi)流(liu)動性(xing)，因而影(ying)響注(zhu)射(she)成型(xing)工藝參數，以至(zhi)最終材(cai)料的密度(du)及其(qi)它性(xing)能。注(zhu)射(she)成形本(ben)(ben)步工藝過程(cheng)與(yu)(yu)塑料注(zhu)射(she)成型(xing)工藝過程(cheng)在(zai)(zai)原(yuan)理上是一致的，其(qi)設備條(tiao)件也基本(ben)(ben)相同。在(zai)(zai)注(zhu)射(she)成型(xing)過程(cheng)中(zhong)，混(hun)合料在(zai)(zai)注(zhu)射(she)機料筒內被加熱成具(ju)有流(liu)變性(xing)的塑性(xing)物料，并在(zai)(zai)適當(dang)的注(zhu)射(she)壓力下(xia)注(zhu)入(ru)模具(ju)中(zhong)，成型(xing)出(chu)毛(mao)坯。注(zhu)射(she)成型(xing)的毛(mao)坯的微觀(guan)上應均勻(yun)一致，從而使制品在(zai)(zai)燒(shao)結過程(cheng)中(zhong)均勻(yun)收縮。

4、萃取

成型毛(mao)坯在燒(shao)結(jie)前必須去除(chu)毛(mao)坯內所含有的(de)(de)(de)(de)(de)有機粘(zhan)接(jie)劑(ji)，該(gai)過程稱為(wei)萃(cui)(cui)取(qu)。萃(cui)(cui)取(qu)工藝必須保證粘(zhan)接(jie)劑(ji)從毛(mao)坯的(de)(de)(de)(de)(de)不同部位(wei)沿著顆料之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)小通道逐漸(jian)地排(pai)出，而不降(jiang)低毛(mao)坯的(de)(de)(de)(de)(de)強度。粘(zhan)結(jie)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)排(pai)除(chu)速(su)率一般遵循(xun)擴散方程。燒(shao)結(jie)燒(shao)結(jie)能(neng)使多(duo)孔的(de)(de)(de)(de)(de)脫脂毛(mao)坯收縮至(zhi)密(mi)化成為(wei)具(ju)有一定組織和性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)制品(pin)。盡(jin)管制品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)與燒(shao)結(jie)前的(de)(de)(de)(de)(de)許(xu)(xu)多(duo)工藝因素有關，但在許(xu)(xu)多(duo)情況下，燒(shao)結(jie)工藝對(dui)最(zui)終制品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)金相組織和性(xing)能(neng)有著很大、甚至(zhi)決定性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)影響。

5、后處理

對(dui)于尺寸要(yao)求較(jiao)為精密的(de)零件，需(xu)要(yao)進行必要(yao)的(de)后處理(li)。這工(gong)序(xu)與(yu)常規(gui)金屬制品的(de)熱處理(li)工(gong)序(xu)相(xiang)同。

三、MIM工藝的特點

MIM工藝(yi)與(yu)其它(ta)加工工藝(yi)的對比

MIM使用的原(yuan)料粉(fen)(fen)末(mo)(mo)粒徑(jing)在(zai)>2-15>μ>m>，而傳(chuan)統(tong)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)冶(ye)金(jin)(jin)的原(yuan)粉(fen)(fen)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)粒徑(jing)大(da)多(duo)在(zai)>50-100>μ>m>。>MIM>工(gong)藝的成品(pin)密度(du)高，原(yuan)因是使用微細粉(fen)(fen)末(mo)(mo)。>MIM>工(gong)藝具有傳(chuan)統(tong)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)冶(ye)金(jin)(jin)工(gong)藝的優點(dian)，而形(xing)狀(zhuang)上(shang)自由度(du)高是傳(chuan)統(tong)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)冶(ye)金(jin)(jin)所(suo)不(bu)能(neng)達到(dao)的。傳(chuan)統(tong)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)冶(ye)金(jin)(jin)限(xian)于模具的強度(du)和填充密度(du)，形(xing)狀(zhuang)大(da)多(duo)為二維圓柱型。

傳(chuan)統(tong)的(de)(de)精密鑄造脫燥工(gong)藝(yi)(yi)為一種制(zhi)作復(fu)雜(za)形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)產(chan)品(pin)極有效(xiao)的(de)(de)技術，近年使用陶(tao)心輔助可以完成(cheng)狹縫(feng)、深(shen)孔穴的(de)(de)成(cheng)品(pin)，但(dan)是礙于陶(tao)心的(de)(de)強(qiang)度，以及鑄液的(de)(de)流動性(xing)的(de)(de)限制(zhi)，該工(gong)藝(yi)(yi)仍有某(mou)些技術上的(de)(de)困(kun)難。一般而(er)言(yan)，此(ci)工(gong)藝(yi)(yi)制(zhi)造大(da)、中(zhong)型零(ling)件較(jiao)為合適(shi)，小(xiao)型而(er)復(fu)雜(za)形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)的(de)(de)零(ling)件則以MIM>工(gong)藝(yi)(yi)較(jiao)為合適(shi)。比較(jiao)項目制(zhi)造工(gong)藝(yi)(yi)>MIM>工(gong)藝(yi)(yi)傳(chuan)統(tong)粉(fen)末(mo)冶(ye)金(jin)工(gong)藝(yi)(yi)粉(fen)末(mo)粒徑(jing)>(>μ>m)2-1550-100>相對密度>(%)95-9880-85>產(chan)品(pin)重量>(g)>小(xiao)于或等于>400>克>10->數百產(chan)品(pin)形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)三維(wei)復(fu)雜(za)形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)二維(wei)簡單形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)機械性(xing)能優劣。

MIM制(zhi)程和(he)傳(chuan)統粉(fen)末冶金(jin)法的(de)比(bi)較壓鑄工(gong)藝用在鋁和(he)鋅合金(jin)等熔點低、鑄液(ye)流動性良好的(de)材料。此(ci)工(gong)藝的(de)產品因材料的(de)限(xian)制(zhi)，其(qi)強度(du)、耐磨(mo)性、耐蝕性均有限(xian)度(du)。>MIM>工(gong)藝可以(yi)加工(gong)的(de)原材料較多。

精密鑄(zhu)造工(gong)藝(yi)，雖然(ran)在近(jin)年來(lai)其產品的(de)(de)精度和(he)復雜度均(jun)提高，但仍比(bi)不(bu)上脫蠟工(gong)藝(yi)和(he)MIM>工(gong)藝(yi)，粉末鍛造是(shi)一(yi)項重要的(de)(de)發展，已適用于(yu)連桿(gan)的(de)(de)量產制造。但是(shi)一(yi)般(ban)而(er)言，鍛造的(de)(de)工(gong)程中熱處理(li)的(de)(de)成本和(he)模具的(de)(de)壽命還是(shi)有問題，仍待進一(yi)步解決(jue)。

傳統機(ji)(ji)械(xie)(xie)加(jia)工(gong)(gong)法(fa)(fa)、近(jin)來(lai)靠自(zi)動化而提升其(qi)加(jia)工(gong)(gong)能力，在效(xiao)果和精(jing)度上有(you)(you)(you)(you)極(ji)大的進步(bu)，但是基本(ben)(ben)的程(cheng)序上仍脫不(bu)開逐(zhu)步(bu)加(jia)工(gong)(gong)(>車(che)削、刨、銑、磨、鉆孔、拋光等>)來(lai)完(wan)成(cheng)零(ling)(ling)件形(xing)狀的方式。機(ji)(ji)械(xie)(xie)加(jia)工(gong)(gong)方法(fa)(fa)的加(jia)工(gong)(gong)精(jing)度遠(yuan)優(you)于(yu)其(qi)他(ta)加(jia)工(gong)(gong)方法(fa)(fa)，但是因為材料的有(you)(you)(you)(you)效(xiao)利(li)用率(lv)低，且(qie)其(qi)形(xing)狀的完(wan)成(cheng)受限于(yu)設備與刀具(ju)、有(you)(you)(you)(you)些零(ling)(ling)件無法(fa)(fa)用機(ji)(ji)械(xie)(xie)加(jia)工(gong)(gong)完(wan)成(cheng)。相反，MIM可(ke)以有(you)(you)(you)(you)效(xiao)利(li)用材料，不(bu)受限制，對于(yu)小型(xing)、高(gao)難度形(xing)狀的精(jing)密零(ling)(ling)件的制造。MIM工(gong)(gong)藝比(bi)較機(ji)(ji)械(xie)(xie)加(jia)工(gong)(gong)而言，其(qi)成(cheng)本(ben)(ben)較低且(qie)效(xiao)率(lv)高(gao)，具(ju)有(you)(you)(you)(you)很(hen)強的競爭力。

MIM技(ji)術(shu)并(bing)非與(yu)傳統(tong)加工(gong)方(fang)(fang)法(fa)競爭，而(er)是彌補傳統(tong)加工(gong)方(fang)(fang)法(fa)在(zai)技(ji)術(shu)上的(de)不足或無法(fa)制(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)的(de)缺陷。>MIM>技(ji)術(shu)可以在(zai)傳統(tong)加工(gong)方(fang)(fang)法(fa)制(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)的(de)零(ling)件領域上發(fa)揮其特(te)長(chang)MIM工(gong)藝在(zai)零(ling)部件制(zhi)(zhi)造(zao)方(fang)(fang)面(mian)所(suo)具有的(de)技(ji)術(shu)優勢可成型高度復(fu)雜結構的(de)結構零(ling)件。

注射成(cheng)型(xing)(xing)工(gong)(gong)藝技(ji)術(shu)利用注射機注射成(cheng)型(xing)(xing)產品毛坯(pi)，保證物料充分充滿模具型(xing)(xing)腔，也就保證了零(ling)件(jian)高(gao)(gao)復雜結(jie)構的實現(xian)。以(yi)(yi)往在(zai)傳(chuan)統加工(gong)(gong)技(ji)術(shu)中先(xian)作成(cheng)個別(bie)元件(jian)再組(zu)合成(cheng)組(zu)件(jian)的方式，在(zai)使用MIM技(ji)術(shu)時(shi)可以(yi)(yi)考慮整合成(cheng)完(wan)整的單一零(ling)件(jian)，大大減少步(bu)驟、簡化加工(gong)(gong)程序。MIM和其他金屬加工(gong)(gong)法(fa)的比(bi)較制品尺寸精度(du)高(gao)(gao)，不必進行二次加工(gong)(gong)或(huo)只需少量精加工(gong)(gong)。

注射成型工(gong)藝(yi)可直(zhi)接成型薄壁(bi)、復雜結構件(jian)，制品形狀(zhuang)已接近最終產品要(yao)求，零件(jian)尺寸公差一般保持在±0.1->±>0.3>左右。特(te)別對于降低難于進行機械加(jia)工(gong)的(de)硬質合金的(de)加(jia)工(gong)成本，減少貴重金屬(shu)所加(jia)工(gong)損失尤其具有重要(yao)意義(yi)。制品微觀組織(zhi)均勻、密度高、性能好。

在(zai)壓制(zhi)過程(cheng)中(zhong)由于(yu)(yu)模(mo)壁與(yu)(yu)粉(fen)(fen)末(mo)以(yi)及(ji)粉(fen)(fen)末(mo)與(yu)(yu)粉(fen)(fen)末(mo)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)摩擦(ca)力，使(shi)(shi)得(de)壓制(zhi)壓力分布(bu)非常不(bu)(bu)均(jun)勻(yun)，也就導致了壓制(zhi)毛坯在(zai)微(wei)觀組織上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)均(jun)勻(yun)，這樣就會造成(cheng)壓制(zhi)粉(fen)(fen)末(mo)冶金(jin)件在(zai)燒(shao)(shao)結過程(cheng)中(zhong)收(shou)縮不(bu)(bu)均(jun)勻(yun)，因此不(bu)(bu)得(de)不(bu)(bu)降低燒(shao)(shao)結溫度以(yi)減(jian)少這種(zhong)效應，從而(er)使(shi)(shi)制(zhi)品孔隙度大、材料(liao)致密(mi)(mi)(mi)性差(cha)、密(mi)(mi)(mi)度低，嚴重(zhong)影響制(zhi)品的(de)(de)(de)(de)(de)機械(xie)性能。反之(zhi)注(zhu)射成(cheng)型工藝是(shi)一種(zhong)流(liu)體成(cheng)型工藝，粘接(jie)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)保障(zhang)了粉(fen)(fen)末(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)均(jun)勻(yun)排布(bu)從而(er)可(ke)消(xiao)除(chu)毛坯微(wei)觀組織上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)均(jun)勻(yun)，進而(er)使(shi)(shi)燒(shao)(shao)結制(zhi)品密(mi)(mi)(mi)度可(ke)達到其(qi)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)理(li)論密(mi)(mi)(mi)度。一般情況下壓制(zhi)產品的(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)(mi)(mi)度最高(gao)只(zhi)能達到理(li)論密(mi)(mi)(mi)度的(de)(de)(de)(de)(de)85%。制(zhi)品高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)致密(mi)(mi)(mi)性可(ke)使(shi)(shi)強度增加(jia)、韌性加(jia)強，延展性、導電導熱(re)性得(de)到改善、磁性能提高(gao)。效率高(gao)，易于(yu)(yu)實現大批量和規模(mo)化生產。

MIM技術(shu)使用(yong)(yong)的金(jin)(jin)(jin)屬(shu)模(mo)具(ju)，其壽命(ming)和工程(cheng)塑料(liao)注射(she)成型具(ju)模(mo)具(ju)相當。由于(yu)使用(yong)(yong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)模(mo)具(ju)，適合(he)于(yu)零(ling)件的大量生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)。由于(yu)利用(yong)(yong)注射(she)機成型產(chan)(chan)品(pin)毛坯，極大地(di)提高了(le)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)效率，降低了(le)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)成本，而且注射(she)成型產(chan)(chan)品(pin)的一致性、重(zhong)復性好，從而為大批量和規模(mo)化工業生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)提供了(le)保證。適用(yong)(yong)材料(liao)范圍寬，應用(yong)(yong)領域廣闊(>鐵基，低合(he)金(jin)(jin)(jin)，高速鋼，不銹鋼，克(ke)閥合(he)金(jin)(jin)(jin)，硬質合(he)金(jin)(jin)(jin)>)。

可(ke)用(yong)于注射成型的(de)材(cai)(cai)料非常廣泛，原則上任(ren)何(he)可(ke)高溫澆結(jie)的(de)粉末材(cai)(cai)料均(jun)可(ke)由MIM工藝造(zao)成零件，包(bao)括了傳統(tong)制(zhi)造(zao)工藝中(zhong)的(de)難(nan)加工材(cai)(cai)料和高熔點材(cai)(cai)料。此(ci)外，MIM也(ye)可(ke)以根據(ju)用(yong)戶的(de)要求進(jin)行材(cai)(cai)料配(pei)方研究，制(zhi)造(zao)任(ren)意組(zu)合(he)的(de)合(he)金材(cai)(cai)料，將復合(he)材(cai)(cai)料成型為零件。注射成型制(zhi)品的(de)應(ying)用(yong)領域已遍及國民經濟各領域，具有(you)廣闊的(de)市場前景。

四、金屬粉末注射成型技術技術應用領域

1、計算機及其(qi)輔助設施(shi)：如打印機零(ling)件、磁芯、撞針軸銷、驅動(dong)零(ling)件；

2、工(gong)具：如(ru)鉆頭(tou)、刀頭(tou)、噴嘴、槍鉆、螺(luo)旋(xuan)銑(xian)刀、沖頭(tou)、套筒、扳(ban)手、電工(gong)工(gong)具，手工(gong)具等；

3、家用器(qi)具：如表殼、表鏈、電動牙(ya)刷、剪刀、風扇(shan)、高爾夫(fu)球頭、珠寶鏈環、圓珠筆卡箍、刃具刀頭等零部(bu)件；

4、醫療機械用零(ling)件：如(ru)牙矯(jiao)形架、剪刀、鑷子；

5、軍用(yong)零件(jian)：導彈(dan)尾(wei)翼(yi)、槍支(zhi)零件(jian)、彈(dan)頭、藥型罩(zhao)、引信用(yong)零件(jian)；

6、電器(qi)用(yong)零(ling)件：電子封(feng)裝，微型馬達、電子零(ling)件、傳感器(qi)件；

7、機械用零件：如松棉機、紡織機、卷邊(bian)機、辦(ban)公機械等(deng)；

8、汽車船舶(bo)用零(ling)件：如離合(he)器內環、拔叉套、分配(pei)器套、汽門導管、同(tong)步(bu)轂、安全(quan)氣(qi)囊件等。